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基于DSP的变频控制技术在电动执行器中的应用

作　者: 孙丽丽
导　师: 陈汝义
学　校: 大连交通大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 电动执行器变频技术 MMB(微型消息总线)
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着控制技术的发展和国内工业自动化水平的日益提高,人们对工业过程控制的终端--执行机构提出了新的要求。普通执行机构由于其本身的可靠度低、精度低、速度慢、提升力小,己难以胜任,需要新一代的电动执行机构来代替目前使用的产品,以提高自动化程度和生产效率,对于工业生产过程自动化中节省能源、减轻操作人员的劳动强度、保证生产的安全运行和延长设备使用寿命等都具有重要的意义。目前大多数电动执行器采用交流电动机与齿轮组及蜗轮蜗杆的组合,用两组可控硅加继电器实现正反转控制,因依靠齿轮组变速,出厂后齿轮组便无法改变,而且,目前的控制方式使电机直接起动会产生很大的起动电流,对电机造成冲击,缩短电机使用寿命;电机停机时无法预先减速,导致关断动作对机械部分的冲击也比较大。从而使一般执行机构对阀门的控制特性硬,机械磨损严重。尤其是因为齿轮组变速比是固定的,致使电动执行器的调节速度与灵敏度形成尖锐的矛盾。因此,采用新技术克服传统执行器的上述缺点是一项紧迫的任务。随着大功率门极可关断半导体器件IGBT的出现、微处理器技术的发展和变频控制方式的深入研究,变频调速技术日益成熟,并已经被广泛应用在风机、水泵、压缩机、机械加工中心、起重机械、多电机传送带以及轧钢生产线等工程实际中,或者节能效果显著、或者提高生产效率、或者提升产品质量,产生了巨大的经济和社会效益。这是因为变频调速具有使用免维护笼型电动机、可连续在99%范围内调速、任意随时改变电机运转方向、恒转矩快速软启动、电气快速刹车、急加速急减速等较其它电机调速方法无法比拟的优越性。变频调速的这些优点为研制变频电动执行器,克服传统执行器的前述缺点,实现高定位精度和高调节速度的高性能电动执行器提供了可能性。但是,要实现高性能变频电动执行器,不能简单地将通用变频器组合应用到传统执行器中,而必须配合相应的变频控制策略,针对以上论述,本文提出了基于DSP的变频控制技术在电动执行器中应用,对于实现高性能变频电动执行器是一种有益的尝试。本文的设计方案分为软件和硬件两个部分,硬件部分主要包括以IPM为基础的整流及逆变电路的设计、以DSP为核心的控制电路的设计、检测部分的设计、通讯接口的设计等；软件部分以大连交通大学自主开发的面向工业自动化领域的多模块控制的MMB(微型消息总线)控制系统软件为平台,实现直接转矩变频控制和相应的执行器控制策略。

基于DSP的变频控制技术在电动执行器中的应用

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